[KNS뉴스통신=김덕녕 기자] 신개념의 코팅기술이 개발됐다.
아주 적은 양의 그래핀용액으로 넓은 면적(대면적, 11인치)의 투명한 필름을 제작하는 새로운 코팅기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
장석태 교수(39세, 중앙대)가 주도하고 고영운 학부생(제1저자), 김남희 학부생 및 김수영 교수(36세, 중앙대) 등이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 일반연구자지원사업(기본연구) 등의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 재료분야의 권위 있는 학술지인 ‘Journal of Materials Chemistry’지에 온라인 속보(1월 16일자)로 게재됐다.
장석태 교수 연구팀은 화학적 산화법으로 만들어진 극소량(기존의 만분의 1, 마이크로리터)의 그래핀 용액으로 얇으면서도(1나노미터, 10억분의 1미터) 균일한 대면적의 투명한 필름을 간단하고 빠른 공정으로 다양한 기판 위에서 제작할 수 있는 새로운 코팅기술을 개발하는데 성공했다.
자유자재로 구부려 두루마리처럼 휴대할 수 있는 넓은 면적의 디스플레이나 전자소자 등을 개발하기 위해서는 용액상태의 그래핀 산화물을 원하는 넓은 기판에 고르게 코팅하는 기술이 매우 중요하다.
그러나 지금까지 그래핀 산화물을 이용한 투명필름(콜로이드 입자 코팅방법 사용)은 그래핀 산화물 조각들의 엉김현상으로 균일한 대면적의 필름을 만들기 어려웠다. 또한 코팅을 위해 최대 수백 밀리리터의 그래핀 용액이 필요하거나, 필름을 원하는 기판에 전사하는 과정이 요구되는 등 단점들이 있었다.
연구팀은 유리기판(증착판)과 코팅기판을 일정한 각도로 놓은 후 모세관 현상을 이용해 그 사이에 극소량의 그래핀 용액을 주입하고, 증착판에 선형왕복운동을 실시해 간편하게 균일한 그래핀 필름을 제작했다. 그래핀 필름의 두께는 왕복횟수, 이동속도, 그래핀 용액의 농도 및 두 기판 사이의 각도에 따라 나노미터 수준으로 정확히 조절할 수 있고, 증착판의 넓이와 이동거리를 증가시켜 손쉽게 대면적의 그래핀 투명필름을 제작했다.
이 기술은 그래핀 용액 사용량을 획기적으로 줄였고, 매우 간단하게 그래핀 필름을 나노미터 두께로 얇게 만들 수 있으며, 전사과정 없이 다양한 기판(유리, PET, 실리콘 등)에 직접 코팅하여 대면적으로 만들 수 있는 것이 특징이다.
장석태 교수는 “이 코팅기술은 간단하게 나노미터 두께의 필름으로 만들 수 있고, 손쉽게 대면적의 플렉시블 투명필름을 연속으로 제작할 수 있어 자유자재로 휘는 투명전극이나 디스플레이 개발에 응용할 수 있는 새로운 기술이 될 것”이라고 연구의의를 밝혔다.
김덕녕 기자 kdn@kns.tv
